郝京华：指向科学素养的科学课程教学设计(1)

南京师范大学教科院郝京华教授一、讲题背景•（一）国际背景•1、核心素养概念的提出•从联合国教科文组织的“四个学会”到“核心素养”什么是素养：“全部的教育影响都忘了以后在一个人身上剩下的东西”•核心素养是个体在解决复杂的现实问题过程中表现出来的综合性能力。•核心素养不是简单的知识或技能。它是以学科知识技能为基础，是整合了情感、态度或价值观在内的，能够满足特定现实需求的综合性表现。•核心素养是后天教育的结果。它有别于一个人潜在的能力。什么是核心素养OECD的研究--“素养的界定与选择”研究专案核心素养（指某些国家社会组织的所有成员都应该具备的共同素养）——课程设计的关键DNA•能自律自主地行动•能在异质社群中进行互动•能互动地使用工具沟通能自律自主地行动•能在宏观开阔而图像远大的环境脉络中进行行动•能规划并执行生活的计划与个人的人生计划•能捍卫维护与伸张自己的权益/、限制与需求能在异质社群中进行互动•能与他人建立优质的人际关系•能与人团队合作•能管理与解决冲突能互动地使用工具沟通•能互动地使用语言、符号与文本•能互动地使用知识与资讯•能互动地使用科技能互动地使用工具沟通的内涵类似于美国教育部发起的“21世纪技能联盟”指出的21世纪学生所需的：•资讯通讯科技素养•思考与学习力•能处理与分析并评估资讯的准确度、可靠度•进一步解决真实世界的问题•组织资讯成为有用的知识十大能力（台湾）①了解自我发展的潜能②欣赏、表现与创新③生涯规划与终身学习④表达、沟通与分享⑤尊重、关怀与团队合作⑥文化学习与国际了解⑦规划、组织与实践⑧运用科技与资讯⑨主动探索与研究⑩独立思考与解决问题澳大利亚国家课程标准（2009年）：跨学科核心素养：读写、计算、信息通讯技术、思维能力、创造性、自我管理、团队合作、跨文化理解、道德伦理、社会交往能力。这10种跨学科公民素养将整合进各学科的内容领域中。学科核心素养：各学科根据本学科的独特价值培养学生的学科核心素养。•学科核心素养是核心素养在特定学科（或学习领域）的具体化，是学生学习一门学科（或特定学习领域）之后所形成的、具有学科特点的关键成就，是学科育人价值的集中体现•如：哲学(核心)素养、历史(核心素养)、数学(核心)素养、科学(核心)素养…什么是学科核心素养2、学科核心素养的提出英国课程标准（2007年）：英国基础教育的总体课程目标→各学科的教育目标→各学科培养学生所应具备的核心素养→核心素养的水平层次（即学业质量标准）。课程标准内容的选择，既依据学科体系，同时又以学生核心素养的培养为准则。因此，在一定意义来说，传统意义上的课程标准已和学业质量标准融为一体。“学科核心素养”确定和命名的案例案例一：英国科学“学科核心素养”的构成和命名•科学思维•科学的运用与启示•文化理解•合作•实践和探究技巧•批判性的理解科学证据•交流ＯＥＣＤ对科学素养的界定•个体的科学知识及利用科学知识来识别问题，获取新知识，解释科学现象，并根据证据得出结论；理解科学作为人类知识和探究的一种形式的典型特征；意识到科学和技术是如何塑造我们的物质、精神和文化的环境；作为一个有思想的公民，积极参与与科学有关的议题（PISA2006/2009的界定）•对比2000年的界定：•科学素养是应用科学知识来确定问题，得出（或提出）具有证据的结论的能力，以便理解并帮助作出关于自然界的决定，并透过人类活动作出调整。（强调了：科学的典型特征、科学与文化的关系、个人对待科学的态度）２００９年科学素养评估框架•情境：识别隐含科学和技术的生活情境。•能力：识别科学问题、科学解释现象、使用科学证据的能力。•知识：从科学知识、关于科学的知识两方面来考查。•态度：主要包括对科学问题的兴趣、是否支持科学研究以及对资源与环境的责任感。PISA科学素养的评价框架•1、科学情境——•三个向度：个体、社区、全球•内容的五个层面：卫生健康、自然资源、自然环境、意外事件、科技前端•2、科学知识——物质系统、生命系统、地球和空间系统、技术系统3、科学能力——•识别科学问题•科学解释现象•应用科学证据•四者关系：•能力为核心•情境为背景•知识、态度为影响能力形成的基础３、学业质量标准的研制•什么是学业质量标准•学业质量标准是指学生在完成各学段学习时，应该具备的核心素养以及应达到的具体水平的明确界定。•学业质量标准的结构包括两个部分：•一是确定本学科具有哪些核心素养，并对其内涵进行界定；•二是对每个核心素养不同的表现水平进行界定。义务教育阶段小学中学大致年龄（岁）5678910111213141516就学年数（年级/段）R1234567891011国家课程关键阶段1关键阶段2关键阶段3关键阶段4水平1-33-55-77-8英语阶段一结束后，QCA组织评价阶段二结束后，QCA组织纸笔测验，对学生进行评价阶段三结束后，QCA组织纸笔测验，对学生进行评价阶段四结束后，学生参加由普通中等教育资格认证（GCSE）组织的统一考试数学科学QCA不设置统一的考试评价。（二）、高中课程标准修订工作的启动•高中课程标准修订的关键词•核心素养•学科核心素养•学业质量标准学生发展核心素养•公民道德•社会责任•国家认同•国际理解社会参与——•身心健康•自我管理•问题解决与创新自主发展——•语言与沟通•科技与信息•人文与审美文化修养————全面发展的人的新解“学科核心素养”是学业质量标准研制的关键，也是此次普通高中课程标准修订工作的重点（小学课标亦然）涉及到四个方面的问题：•（1）核心素养和学科总目标（三维目标）的关系；•（2）学科核心素养的确定和命名；•（3）每个学科核心素养的界定和阐述；•（4）每个学科核心素养的主要表现。学科核心素养案例：历史学科“学科核心素养”（二）历史学科核心素养达成历史课程总目标的关键是培养和发展学生的历史素养。历史素养是人文素养的重要组成部分之一,是学生在接受历史教育过程中逐步形成的基本知识、关键能力和方法、情感态度和价值观等方面的综合表现，是学生通过历史学习能够体现出的带有历史学科特性的品质。历史学科核心素养是历史素养中最基本、最重要的素养，主要由“时空观念”、“史料实证”、“发展意识”、“多元联系”、“历史理解”、“历史评判”、“历史认同感”七个要素构成。•2、小学科学课程标准的修订遵循高中课程标准的思路•核心素养——学科核心素养——学业质量评价标准•时间表：•2016年11月颁布，2017年实施。•二、科学素养导向的教学设计概述（五）教学设计的一般模式三、教材分析教材是课程标准的具体化和整合化，包括了要教的内容和部分如何教（如何学）的活动。如：《形形色色的昆虫》整合了：昆虫的特征昆虫的形态变化、昆虫的生命周期如何饲养昆虫如何观察昆虫、如何写观察日记教科书、教参存在的问题它是以假定的具有某些共性的学生群体为对象而设计的。抹杀了地区、学校、班级群体、学生个体的差异。——可能不适合你的学生因要顾及绝大多数的学生学习，故多半强调低水平的目标和活动。——难以实现更高的教育梦想（如科学素养）观点作为一个专业自主的教师，不应该奉教科书为圭臬，应对教科书进行严格的审阅与批判。评析教材的依据评价教材需依据如下的知识进行判断：1•学生的需求（兴趣、文化背景、先备知识与经验、认知发展层次）2•学习理论3•科学的重要性质（如：科学探究及科学本质）4•科学概念的应用昆虫教材案例１案例２：呼吸与心跳在学生都有运动后呼吸心跳会加速的经验的情况下，教师增加了运动后呼吸心跳差异情况的探究（男生与女生、成人与儿童）台湾有关教材分析与评价的评分标准认可教师能依据科学的重要性质（如：科学探究及科学本质）分析评价现行教材，并据此规划适合学生学习的活动。部分认可教师能依据科学的重要性质（如：科学探究及科学本质）分析评价现行教材，但未能据此规划学生学习活动。不认可教师未对现行教材进行评价或修改，完全遵照现行教材教学。四、科学素养导向的教学目标设计目标层次教学目标研究的历程科学素养导向的目标设计目标层次教学目标单元目标课程目标培养目标教育目的教学目标研究的历程安德森布鲁姆加涅1.布鲁姆认知领域的教育目标评价综合分析运用领会识记2.加涅的学习结果分类学习结果心智技能言语信息动作技能认知策略态度3.安德森认知目标分类知识维度认知过程维度1.记忆2.理解3.运用4.分析5.评价6.创造A.事实性知识B.概念性知识C.程序性知识D.反省认知知识科学素养导向的目标设计陈述性知识科学理论科学规律科学概念科学事实程序性知识外显的操作技能——如：显微镜的使用内隐的思考技能——如：如何分析数据知识领域记忆理解运用分析评价创造元认知知识回顾在科学日志中找到的内容总结你认为科学课上最困难的任务以及为什么它很难为了应付测验，你可以利用一个程序来帮助你学习对于需要集中精力才能成功的科学测验，你可以将其各部分分解评价你是否已经提高了自己的考试技巧以与你的学习风格最相称的方式建立档案袋元认知知识科学思考技能①精确描述自然现象的技能②发觉与描述自然现象因果问题的技能③觉察、产生和叙述另有假说和理论的技能④产生逻辑预测的技能⑤计划和实施控制实验测试假说的技能⑥收集、组织和分析实验数据与相关资料的技能⑦作出和运用合理结论的技能科学探究过程提出简单问题作出相关研究计划与他人交流研究过程、观察结果和解释在构建解释中协调观察到的证据和科学知识组织收集到的资料，并进行解释运用恰当的工具和技术收集资料探索流程PISA的科学方法•1、科学地确定可研究的问题的能力。这包括确认可被特定调查证实的问题或观点；辨别出可以通过科学探究来回答的问题，或更明确地揭示某一问题在某一情境下是可以进行科学探究的。•2、确定科学观察所需要的论据能力。它是指确定哪些资讯对某一观点的有效验证是必须的。例如，我们需要确定或辨认该比较哪些事物，变数应如何变化或控制、需要什么附加资讯、为筹集相关资料应采取何种行为。•3、得出或评量结论的能力。这包括从给定的资讯、资料中产生结论，或者从某一范围内选择适用于资料的结论；根据提供的资料来支援或者反驳某一结论，或者确定在得出结论的过程中提出的假设；•4、传播（交流）有效的结论的能力。即将有效的结论用适当的方法清晰地传递给特定的人群。其中，这些结论的形式基于特定的情境和资料，或基于相关的附加资讯。2013年美国科学课程标准科学与工程实践1、提出/界定(科学/工程)问题2、开发和使用模型3、计划和执行调查4、分析和解读数据5、使用数字和计算思维6、形成科学解释/设计工程解决方案新旧版本的根本区别——新版本更强调真实问题的研究•对于个体来说，能力是一种以内化的方式调动一整套整合了的资源，以解决某一类问题情境的可能性。现代能力观能力=（素能x内容）x情境=（具体目标）x情境•能力的特征：•能力在一种整合性情境中表现出来，也就是一种包括主要信息和多余信息（对于解决问题情境不恰当的信息），并调动先前发生的学习的复杂情境。台湾课程标准关于思考能力的提法思考智能资讯统整、对事物能够做推论和批判、解决问题等整合性的科学思维能力问题：•整合性的科学能力该如何培养？•与能力形成息息相关的在真实情境中解决复杂问题的学习机会如何安排？科学课普适性教学目标的设计普适性目标特殊的具体目标普遍的行为、技能的价值科学教学中的普适性目标思维交往信息处理和学习阅读写作说话表达（非口头的交际形式）思维技能创造性思维批判性思维分析性思维信息处理技能从多种资源中收集信息和事实理解原始资料和二手资料的不同选择可靠的信息资源区分重点与非重点的事实阅读图表、表格和地图利用图书馆的各种参考工具使用研究的技术方法，包括网络工具和别的电子资源、文件资源学习技能使用有效的记笔记方法概括和总结计划、组织和合适的安排时间使用良好的研究方法人际交往在尊重、信任、关心、合作的基础上，同别人形成建设性的和满意的关系稳定地平衡协商按照人们的性格和行为对他们做出判断小组活动中使用民主的价值观和开展民主化实践有效地进行小组交流，并且实现小组目标认识和欣赏不同于自己的文化同别人合作